交变电流+高二下学期物理人教版（2019）选择性必修2

第一节交变电流

交变电流1.知道交变电流和直流的概念2.理解交变电流的产生过程，会分析电动势和电流的变化规律3.知道交变电流的瞬时值、峰值的物理意义4.掌握电流、电压、电动势的瞬时值表达式，知道中性面的物理特点学习目标（1min）

一、交变电流1、交变电流：大小和方向都随时间做周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流(AC)。2、直流电：方向不随时间变化的电流叫做直流电，简称直流（DC）。新课讲解

二、交变电流的产生（交流发电机）1、发电机的基本构造线圈（abcd）：转轴垂直于磁场方向磁极（NS）：磁极间形成匀强磁场为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？新课讲解交变电流产生示意图：新课讲解A(B)D(C)A(B)D(C)A(B)D(C)电流方向具有周期性变化的特点E=0、I=0电流：A→D→C→B→A电流：A→B→C→D→AA(B)D(C)E=0、I=0(1)线圈经过甲、丙位置时，电流方向发生改变(2)线圈转到甲、丙位置时线圈中没有电流；转到乙、丁位置时线圈中电流最大！A(B)D(C)A(B)D(C)D(C)A(B)BD(C)A(B)B甲乙丙丁①线圈经过中性面时，感应电动势为零，感应电流为零。②线圈每经过中性面一次，交流电流方向改变一次，线圈每转动一周（交流电的一个周期），两次经过中性面，交流电流的方向改变两次。中性面A(B)D(C)与磁感线垂直的平面新课讲解

设线圈平面从中性面开始转动，角速度是ω．经过时间t，AB、CD宽L1，AD、BC长L2，磁感应强度是B.BvA(B)D(C)t=0θv11v⊥中性面线圈与中性面的夹角是多少？AB边的速度多大？AB边速度方向与磁场方向夹角是多大？AB边中的感应电动势多大？线圈中的感应电动势多大？新课讲解（1）以线圈经过中性面开始计时，在时刻t线圈中的感应电动势e为电动势在时刻t的瞬时值Em为电动势的最大值（峰值）：三．交变电流的变化规律

(2)当从中性面垂直的位置开始计时时是怎样的？（3）若该线圈给外电阻R供电，设线圈本身电阻为r，由闭合电路欧姆定律R两端的电压为新课讲解（4）正弦式交变电流的产生条件：①线圈的转轴垂直与磁场方向；②线圈匀速转动；③匀强磁场

eoEmT/42T/43T/4Tπ/2π3π/22πωtt交流电的图像

中性面中性面的垂面远离中性面靠近中性面位置线圈平面与磁场垂直线圈平面与磁场平行线圈平面与磁场夹角变小线圈平面与磁场夹角变大磁通量最大零变小变大磁通量变化率零最大变大变小感应电动势零最大变大变小线圈边缘线速度与磁场方向夹角零90°变大变小感应电流零最大变大变小电流方向改变不变不变不变不同位置的特点比较交流发电机

用来产生感应电动势（电枢）用来产生磁场旋转电枢式发电机旋转电枢式发电机：电枢转动，磁极不动，输出电压一般不超过500V。旋转磁极式发电机：磁极转动，电枢不动，能够产生几千伏到几万伏的电压，输出功率可达几百兆瓦。旋转磁极式发电机

A.线圈中的感应电流一直在减小B.线圈中的感应电流先增大后减小C.穿过线圈的磁通量一直在减小D.穿过线圈的磁通量的变化率一直在减小

答案

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1.（多选）矩形线框绕垂直于匀强磁场且在线框平面内的轴匀速转动时产生了交变电流，下列说法正确的是（

）A.当线框位于中性面时，线框中感应电动势最大B.当穿过线框的磁通量为零时，线框中的感应电动势也为零C.当线框经过中性面时，感应电动势或感应电流的方向就改变一次D.线框经过中性面时，各边切割磁感线的速度为零CD

（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；解析

（1）e＝Emsinωt＝NBS·2πnsin2πnt，代入数据可得e＝375sin5πt（V）。答案

（1）e＝375sin5πt（V）

1、交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。3、交变电流的变化规律：（1）方向变化规律-------线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。

（2）大小变化规律-------按正弦规律变化：

e=EmsinωtEm=NBSω叫电动势的最大值

i=ImsinωtIm=Em/R叫电流的最大值

u=UmsinωtUm=ImR叫电压的最大值

小结2、矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动Em-Em（1）线圈与磁感线垂直时①感应电动势_____,磁通量_____。②是电流方向